铣刀、超声波电火花铣削设备及铣削方法与流程

【技术领域】

本申请涉及铣削领域，具体地说，涉及铣刀、超声波电火花铣削设备及铣削方法。

背景技术：

现有的随着现代金属加工工业技术的迅速发展，机械制造、机电、兵器及航空等工业部门引人了很多高强度、高硬度的新材料如高强度、超高强度钢、不锈钢、钛合金、冷硬铸铁等难加工材料，由于它们的高强度、高硬度和高应变硬化率,使其进行加的难点倍增，而且加工时切削力大、温升高，刀具磨损严重，加工表面质量差，金属切除率低。

技术实现要素：

本申请所要解决现有的随着现代金属加工工业技术的迅速发展，机械制造、机电、兵器及航空等工业部门引人了很多高强度、高硬度的新材料如高强度、超高强度钢、不锈钢、钛合金、冷硬铸铁等难加工材料，由于它们的高强度、高硬度和高应变硬化率,使其进行加的难点倍增，而且加工时切削力大、温升高，刀具磨损严重，加工表面质量差，金属切除率低的技术问题，提供具有铣刀、超声波电火花铣削设备以及铣削方法。

为解决上述技术问题，本申请是通过以下技术方案实现：

一种铣刀，其包括刀体及刀片，其特征在于：

还包括设于所述刀体上的放电电极,所述刀体包括刀杆及设置于刀杆一端的刀盘，所述刀盘沿其周缘方向间隔凸设有第一固定部和第二固定部，所述刀片设于所述第一固定部上，所述放电电极设于所述第二固定部上，且所述刀片中距离刀盘转轴的最大距离d1大于所述放电电极中距离刀盘转轴的最大距离d2，所述刀片中远离刀盘的一端上距离所述刀盘的最大高度h1大于所述放电电极中远离刀盘的一端上距离所述刀盘的最大高度h2。

所述第一固定部上凹设有用于容纳所述刀片的第一安装槽，且临近所述第一安装槽的位置处开设有第一固定孔，所述铣刀还包括将所述刀片可拆卸地装设于所述第一安装槽上的紧固元件。

第二固定部上凹设有用于容纳所述放电电极的第二安装槽，且临近所述第二安装槽的位置处开设有第二固定孔，所述铣刀还包括将所述放电电极可拆卸地装设于所述第二安装槽上的紧固元件。

所述刀片包括绝缘垫片和切削刀片，所述紧固元件依次穿设所述切削刀片和绝缘垫片，将所述切削刀片和绝缘垫片固定于所述第一安装槽上；

所述紧固元件外套设有绝缘套筒。

所所述紧固元件为非导电氧化锆陶瓷螺栓和/或所述切削刀片采用绝缘材料制成；

所述第一固定部和第二固定部之间形成一个排屑槽。

一种超声波电火花铣削设备，包括：上述所述的铣刀，还包括机床、电火花加工电源、液体放电循环系统和超声发声装置；

所述铣刀装设于所述机床的输出轴上，所述电火花加工电源的一端与所述铣刀电连接，另一端用于电连接至定位于机床上的金属工件；

所述液体放电循环系统包括用于盛放电解质溶液的容器，以及用于将所述电解质溶液运送至所述铣刀处的溶液输送泵；

超声发声装置设于所述机床上，且用于加速所述电解质溶液的流动速率。

所述机床上设有用于搁置金属工件的绝缘工作台。

所述超声发声装置包括：第一换能器以及与所述第一换能器电连接的第一超声波发生器，所述第一换能器设于所述绝缘工作台的下侧，用于驱使所述绝缘工作台震动。

所述机床上还设有线圈装置和变幅杆，所述线圈装置包括可拆卸连接于所述机床上的上线圈以及下线圈，所述变幅杆的一端与所述下线圈可拆卸连接后固定于所述机床的输出轴上，所述铣刀可拆连连接于所述变幅杆的另一侧；

所述超声发声装置包括：套设于所述变幅杆上的第二换能器以及与所述上线圈电连接的第二超声波发生器。

一种铣削方法，采用一种超声波电火花铣削设备，实行以下步骤：

将铣刀固定在超声波电火花铣削设备的机床的输出轴上，所述铣刀包括刀体、刀片、以及设于所述刀体上的放电电极,所述刀体包括刀杆及设置于刀杆一端的刀盘，所述刀盘沿其周缘方向间隔凸设有第一固定部和第二固定部，所述刀片设于所述第一固定部上，所述放电电极设于所述第二固定部上，且所述刀片中远离刀盘转轴的最大距离d1大于所述放电电极中距离刀盘转轴的最大距离d2，所述刀片中远离刀盘的一端上距离所述刀盘的最大高度h1大于所述放电电极中远离刀盘的一端上距离所述刀盘的最大高度h2；

提供一个金属工件；

使用夹具将金属工件固定在机床上；

铣刀外套设有电刷，放电电极与电刷电连接，且金属工件和电刷分别接在电火花加工电源的两极，形成闭合回路；

溶液输送泵将电解质溶液送至铣刀与金属工件之间的间隙；

铣刀上的放电电极对金属工件放电；

机床的输出轴带动铣刀旋转切削金属工件；

通过调节超声发声装置的超声波的频率，以调节电解质溶液的流动速率；

通过电火花加工电源调节放电电极对金属工件施加的电火花的大小。

与现有的技术相比，本发明具有以下突出优点：

1、本发明由放电电极、刀体、刀杆等组成，铣刀和金属件分别与电源的正负极相连，构成回路，所述刀片中距离刀盘转轴的最大距离d1大于所述放电电极13中距离刀盘转轴的最大距离d2，所述刀片中远离刀盘的一端上距离所述刀盘的最大高度h1大于所述放电电极中远离刀盘的一端上距离所述刀盘的最大高度h2，保证在加工过程中放电电极与金属件之间形成一定的间隙，避免短路，实现高效放电；放电电极电击穿放电电极与金属件之间的电介质产生高温，使待加工表面特性发生改变，软化金属件表面，生成易切削的变性层，最后由切削刀片对变性层和微薄基体进行切除。

2、本发明中通过铣刀可以实现铣削操作，待加工的金属件可在放电电极的辅助下转化为由重铸层和热影响层组成的变性层；然后通过铣削去除变性层和少量基体材料；通过电火花加工电源3调节放电能量和放电时间，可以控制材料的自由切削层的厚度；通过液体放电循环系统4提供电解质溶液的流动，加速电火花的传导；铣削和电火花加工交替重复进行，以减少切削负荷，实现高效、精确的材料去除，提高了加工效率且金属件定位准确。

3、本发明提供的超声波电火花铣削方法，铣刀能够前后左右上下的移动，铣刀可以实现放电和铣削操作，待加工的材料可在放电辅助下转化为由重铸层和热影响层组成的变性层；然后通过铣削去除变性层和少量基体材料；通过调节放电能量和放电时间，可以控制材料的自由切削层的厚度；铣削和电火花加工交替重复进行，以减少切削负荷，实现高效、精确的材料去除，提高了加工效率且金属件定位准确。

【附图说明】

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1是本申请铣刀的第一视角的立体图。

图2是本申请铣刀的第一视角的分解图。

图3是本申请铣刀的第二视角的分解图。

图4是本申请铣刀的第二视角的立体图。

图5是本申请铣刀的俯视图。

图6本申请超声波电火花铣削设备的示意图。

图7本申请超声波电火花铣削方法的示意图。

【具体实施方式】

下面通过具体实施方式结合附图对本申请作进一步详细说明。

如图1至7所示,一种铣刀1其包括刀体11及刀片12，其特征在于：还包括设于所述刀体11上的放电电极13,所述刀体11包括刀杆111及设置于刀杆一端的刀盘112，所述刀盘112沿其周缘方向间隔凸设有第一固定部113和第二固定部114，所述刀片12设于所述第一固定部113上，所述放电电极13设于所述第二固定部114上，且所述刀片12中距离刀盘转轴的最大距离d1大于所述放电电极13中距离刀盘转轴的最大距离d2，所述刀片12中远离刀盘的一端上距离所述刀盘的最大高度h1大于所述放电电极13中远离刀盘的一端上距离所述刀盘的最大高度h2。本发明由放电电极13、刀体11、刀杆12等组成，铣刀1和金属件分别与电源的正负极相连，构成回路，所述刀片12中距离刀盘转轴的最大距离d1大于所述放电电极13中距离刀盘转轴的最大距离d2，所述刀片12中远离刀盘的一端上距离所述刀盘的最大高度h1大于所述放电电极13中远离刀盘的一端上距离所述刀盘的最大高度h2，保证在加工过程中放电电极13与金属件之间形成一定的间隙，避免短路，实现高效放电；放电电极13电击穿放电电极13与金属件之间的电介质产生高温，使待加工表面特性发生改变，软化金属件表面，生成易切削的变性层，最后由切削刀片对变性层和微薄基体进行切除。

所述第一固定部113上凹设有用于容纳所述刀片12的第一安装槽1131，且临近所述第一安装槽1131的位置处开设有第一固定孔1132，所述铣刀1还包括将所述刀片12可拆卸地装设于所述第一安装槽1131上的紧固元件14。所述第一安装槽113用于固定所述刀片12。

第二固定部114上凹设有用于容纳所述放电电极13的第二安装槽1141，且临近所述第二安装槽1141的位置处开设有第二固定孔1142，所述铣刀1还包括将所述放电电极13可拆卸地装设于所述第二安装槽1141上的紧固元件14。所述第二安装槽1141于固定所述刀片12。

所述刀片12包括绝缘垫片121和切削刀片122，所述紧固元件14依次穿设所述切削刀片122和绝缘垫片121，将所述切削刀片122和绝缘垫片121固定于所述第一安装槽1131上；或所述紧固元件14将所述放电电极13固定于所述第二安装槽1141；所述紧固元件14外套设有绝缘套筒15。所述绝缘垫片121避免所述切削刀片122与所述刀盘112接触，导致所述切削刀片122腐蚀，提高了所述切削刀片122的使用寿命。

所述刀片12中距离刀盘转轴的最大距离d1大于所述放电电极13中距离刀盘转轴的最大距离d2，所述刀片12中远离刀盘的一端的高度h1大于所述放电电极13中远离刀盘的一端的高度h2，避免所述放电电极13与金属件接触，损坏所述放电电极13。

所述紧固元件14为非导电氧化锆陶瓷螺栓和/或所述切削刀片122采用绝缘材料制成；任一所述第一固定部113和第二固定部114之间形成一个排屑槽115。由于电火花会导致铣刀1腐蚀，因此会进行绝缘操作当切削刀片122采用金属制成时，会设置绝缘套筒15，当切削刀片122采用非金属材料制成时可采用非导电氧化锆陶瓷螺栓进行固定连接，所述排屑槽115用于排出碎屑。

一种超声波电火花铣削设备，包括：如上述权利要求1至5所述的铣刀1，还包括机床2、电火花加工电源3、液体放电循环系统4和超声发声装置5；所述铣刀1装设于所述机床2的输出轴上，所述电火花加工电源3的一端与所述铣刀1电连接，另一端用于电连接至定位于于机床2上的金属工件；所述液体放电循环系统4包括用于盛放电解质溶液的容器41，以及用于将所述电解质溶液运送至所述铣刀1与所述金属工件之间的泵42；超声发声装置5设于所述机床2上，且用于加速所述电解质溶液的流动速率。本发明中通过铣刀1可以实现放电和铣削操作，待加工的金属件可在放电辅助下转化为由重铸层和热影响层组成的变性层；然后通过铣削去除变性层和少量基体材料；通过电火花加工电源3调节放电能量和放电时间，可以控制材料的自由切削层的厚度；通过液体放电循环系统4提供电解质溶液的流动，加速电火花的传导；铣削和电火花加工交替重复进行，以减少切削负荷，实现高效、精确的材料去除，提高了加工效率且金属件定位准确。

所述机床2上设有用于搁置金属工件的绝缘工作台21。所述绝缘工作台21避免机床2导电。

所述超声发声装置5包括：第一换能器51以及与所述第一换能器51电连接的第一超声波发生器52，所述第一换能器51设于所述绝缘工作台21的下侧。所述第一换能器51和所述第一超声波发生器52用于给所述绝缘工作台21提供超声波，用于加速金属工件上的电解质溶液的流动。

所述机床2上还设有线圈装置22和变幅杆23，所述线圈装置22包括可拆卸连接于所述机床2上的上线圈221以及下线圈222，所述变幅杆23的一端与所述下线圈222可拆卸连接后固定于所述机床2的输出轴上，所述铣刀1可拆连连接于所述变幅杆23的另一侧；所述超声发声装置5包括：套设于所述变幅杆23上的第二换能器53以及与所述上线圈221电连接的第二超声波发生器54。所述变幅杆23用于将机械振动的质点位移或速度放大，并将超声能量集中在铣刀1上，第二超声波发生器54将超声波传递至所述上线圈221，并通过上线圈221传递至下线圈222和变幅杆23，直至铣刀1，在铣刀1于金属件接触铣削时加速金属工件上的电解质溶液的流动，而且超声波能够减少电火花放电过程中短路、拉弧等现象，电火花放电过程中短路、拉弧等现象。放电间隙是由放电能量、放电电极13和金属件、放电环境等多种因素决定；放电电极13表面面积可作为调节放电时间的变量。

一种超声波电火花铣削方法，采用一种超声波电火花铣削设备，实行以下步骤：s100、将铣刀固定在超声波电火花铣削设备的机床的输出轴上，所述铣刀包括刀体、刀片、以及设于所述刀体上的放电电极,所述刀体包括刀杆及设置于刀杆一端的刀盘，所述刀盘沿其周缘方向间隔凸设有第一固定部和第二固定部，所述刀片设于所述第一固定部上，所述放电电极设于所述第二固定部上，且所述刀片中远离刀盘转轴的最大距离d1大于所述放电电极中距离刀盘转轴的最大距离d2，所述刀片中远离刀盘的一端上距离所述刀盘的最大高度h1大于所述放电电极中远离刀盘的一端上距离所述刀盘的最大高度h2；铣刀通过安装刀片和放电电极能够同时实现切削和放电，通过对金属件铣削和电火花加工交替重复进行，以减少切削负荷，实现高效、精确的材料去除。s101、提供一个金属工件；s102、使用夹具将金属工件固定在机床上；s103、铣刀外套设有电刷，放电电极与电刷电连接，且金属工件和电刷分别接在电火花加工电源的两极，形成闭合回路；s104、溶液输送泵将电解质溶液送至铣刀与金属工件之间的间隙；s105、铣刀上的放电电极对金属工件放电；s106、机床的输出轴带动铣刀旋转切削金属工件；s107、通过调节超声发声装置的超声波的频率，以调节电解质溶液的流动速率；s108、通过电火花加工电源调节放电电极对金属工件施加的电火花的大小。机床的输出轴可进行x、y和z三个方向的位移，铣刀跟随输出轴工作，电刷套设在铣刀外，可在所述铣刀旋转时，电刷绕铣刀的内壁滑动，实现铣刀旋转时，电火花加工电源能对放电电极正常供电。本发明提供的超声波电火花铣削方法，铣刀能够前后左右上下的移动，铣刀可以通过放电电极和切削刀片实现放电和铣削操作，待加工的材料可在放电辅助下转化为由重铸层和热影响层组成的变性层；然后通过铣削去除变性层和少量基体材料；通过调节放电能量和放电时间，可以控制材料的自由切削层的厚度；铣削和电火花加工交替重复进行，以减少切削负荷，实现高效、精确的材料去除，提高了加工效率且金属件定位准确。

综上所述对本申请的实施方式作了详细说明，但是本申请不限于上述实施方式。即使其对本申请作出各种变化，则仍落入在本申请的保护范围。